Etheenoxyde

'f '~---L--_L---L

Ir

Ll ïT~, '----C iJ

o

, c. , [)I:YvT.:!~~v :~

..i

, \ _ _ _ ~rc _ _ _ _ _ _

----

]

I , , I , , i , .

---=--~-J

! J - - - ~ - = ----=-~ ~ -~ ~ ~ ~ I I , I I I i I I I , , , ' I !

- '

,

I

(

I

~--I

1 ',< ' , ~

k~~

: I f I· . _. ~~,,-~

---I

_I , PUil' 8---, ETf.iÈENOXYDE A. van. MEENEN januari 1962 _ _ _ _ ~---'3m. ETHEENOXYDE 1: 25 , , , ,

I

l

.

-JE

lJ'

-"l

~~

-.. _ _

~

,~J

I i I

~

è

l

r

1

Ó

'

I '

Ijlt)

/

.

'

..

DIL":IIII ~TG

In ~Q5? hçnft ~urtz v-cr ~et 0°YSt etheenoxyde gem~akt. Hij deed

dit, dé)Or verzepinG' var' etheenc1-1 ':::,llyclri _{n8. Op} lwt ogl?nblik

past frJ0Yl deze rf'[lr-tic: nog stepr'l,: tc' in ~"L zES. clJloorh:;'drine-proces. 001-: GO n"am PtrF'''Jlû:éyr;e is a-C':<:u'!lstig 'ran Wurtz; hij gaf

ht~t rlpZ0 n~'lriIrl om~at SO;';lT1i~r~ ':':fr:Y'~·0r-'.:.. ~eY1 'TEi-rr èp Gto~ over.;~r:)n­

komf't vertonen m('t die VC.1" ,~c: ,~Y"' ,r;,"lri:.che ')xynen.

Pas 70 jaar Inter, in 1930, nntncktc Let ort, dat eth~enoxyde

081< di;::;r directe syn-:""vTc 'l~ t ctl~:,o, '?Y] ~l;~lr~toF' or.ècr inv~oed

van 0nn _{z~lvcrkat~ly~dtür} tr _bfT0i~cn was.

Bavengenocm0e nr~CCSf'en 7ij~ ~n twnc t~c~nisch t0cge~aste mo

-th00en cm ethnnn ~·~c ce br~cir'len.

We zu"len deze r.u Hn~~t ~~z~~~,rlijk bespreken, alvorrns ze met

eJkR~r t~ v8r~eli~kpn.

Dit is (h12 :;nt cu"lstc' f"':t:-11: '~-;" -':,),~ ~,]r }"t "'cc,t tocgepa2te

procPE. IIf:t \['('ril \Tor-r !jr:.1, (;('r.::::t c·_-).;c~r:·ici30l to(c'")nar~t in

19::'5-']1). DE~ brr'i"lÎn8 b~~t,t ~:t ~;'N' '1s1,,1", nl. :

1,~ DE berpi"liY][' Vii,rl ':th'encl,~ ~r1.o.yr1rin,~. J,it~>."'11n vaYl eth("<;n,

cr"Jl'lor nn watr'r.

?c) De bereiding I,rrrt Co tl.,n?r,oy;:,;::t; ': i L, ~ ~~, c:~1..: ,'rh::,crlTi.1l8

T)? re' a.c' t j'2 ,. die

1) CH., = !jE., L

3)

"p ~ .. r: + 1'1 J .• ,-., r'l ? 1'1' 1'1

cn

1'1 J ... .:. 2v - - ....

2..1·-en

~ O~'T - C'T ~ _,.

on

C1yc:::l

De fabricRg-8 v(Wlo",..,t :11; ' , 1 S v·,,] zt: zi" bloy;ccl:ema fig,Jl'I' 1)

Wl-':.0Y·, ch1o')' ',n (>t'FI>1'l (,,3 11"1. -1 7'iv:-:r) worrlcn G(:;'i,ll~t1,jdig iYJ

1.o_ ' nt I ' onr'l~~cL~ ' ... I L U , . .., c' '-, ~01~rltn ,. _, _ vpn ,_" ~r~L _J" r~l'~lnl'~n (p~ lJ '--'.) _ '., \ .... .l.. / ~p• _ ... 1 cl'd •

In 0070 toren v"r1r)~",t .r1_{e: r·,-·"]"t L,.:; 1). Dr, c<'.'J.rtie 3) '1i,? ook ZGU}

klJn-nen verlo~en, wodt on"lerr'lrukt loer ~~-:., pth en op ~rotnrG h00cte de

rnartiet·')r(~n bi'~nen tr: ] é'5r}':n :la."] ~c+ c~-l-'()r 'en ""t '.':aLr:?;'. H,,1, chloor

hn°_ft ~'Fl C'"e:l·~gc;nhr,iG gc;h~-.r'I 'jY1 'hnt ::,:;:11/>' ,)" tw l')é=;,':n.

T)~ co h '~" ~ ': n . .-' tl~ ,,~ ~! ',-,1 r, : ~ ", 7 ; , 1 ('. . l '

'-.. '" "'T __ r ... J-, ... 19 -::-; 11' \ : t J / C I , . i ) ' r .L., " 0.. ,c., 7,.~ l;; ZQ"-a,1:1E~ é:py.07:en,

nat 81h-,-;t c~l1,'r:'r v:;y'br'i;·:t "orr'lt.

TI"" ~'S:l~~.i-:;:'Drn'l A L: '111,'1 _btr'Y],'n b,lrl 'nt'! m,t but,:';} r:.lbb,c?I' ,''1 Z:l'lI'

bOf"t,~Y!,~_ig~e ~t,?cy!; (ln ·vr?rbinr~--1y'Y';::::-·t(1'1~'·)?: 7·~.(~n g9m'JP.Lt va:~ toflon. Uit de rc>arti(,t"~F"-' A. ·"tY'''0mt _{' 2 ( '} "v~t--'-r'; _('",-,"')1 O''''~ll'" _,rro1'l "t',.1·'e'~I-Chlo()'ry~rinc '_{\ ,} (t1';'e .,.,~ _{O'.J / .} ~'7:Jn'r;r'Y"r'l'~t' _{u ' - ' ~} -"r :~n" ~:01:'-~)fU11~::uSr~"'·l'nO""._ _{' - - .. ~ . \.}

l,.l- y~... :., 0 L

plemont éLqn\v·~zjg is, stp]t. ~i~~' r"'DY- lo::t~;mn~;rC'"tlJl1I' in var 5') à

Gao

e.

ne

chl oor;iy~r-;,n"-onlos['ing E",,]~- '.'1.'1 ~n :J'>:1agtank ("3) nas.r !'Ic veT'~r;pin['f"tanl:(C). Eet r""t'~'-,·- ,:i~. A ::"ro',t v:i~ "e,! '1l't w'~t"r g".èvc!de

/

Wélc:torr]'"1 ( n ;ot! rt', V;.'1':orr'Y' (~~. èJiJ',::'~v'!lC1 is mc't~pn 10 à

'5 .;{;

"Ta8:T-G"lrJS" ng. tnr")?' n:l"r rj,-, '''8J,t.iet-:'1':,n. Door' 0.(' VlélC3f>i"", zi.in de

la8tc:t0 resten chloor uit h~t ~~, V0]·w~j~~rd. Gn n.? t ip;o re [CC' tic> -0rn:' tan cli.g'h,~ (len 'è i;n:

a) (8J'" oVerm'èo.t "thr;c n ~n'~r('nrti(;l·~.~('Y1 A invoeren.

b) np to_{mp8ratUlJI' znds.;ij:,;} in;:t~Jlnn. _{èJat. n8 n0vprrrpactips onèJerdrukt}

worèJen. De cnncontrntir vn~ d~ ncv('nY1r~rJuktpn n~pmt nl. toe met

(18 tOffiJ"Y'r'ltll1JT.

c) de conc"ntrati,? VEV! eth'enc"'l 00T!:Y"'T'.Lne "ir::t groter maken dan

6 tot 81,.

r)

oc

oY)]o?hanrh_{r:ln 'Té·,;n}

nr'

,:8~'snn _{"-:"7,oL",'n d'JGr on,lcl" il.rnk te wprken.}

ltenooment2n v,nr "'0 t" c"'r!r,t:-" A v,·Y·1,'nr>Yl('1" r'~"!rt;~"é:, b"'t;rokken ('tl-] ' n n o z:l."n:

rc'a"trc 1) otl've"cl- l ~or·l',yrlrin" '""'1 r~! -~ ) T',", ar tir; reartiè

3

)

·1 ) ' .? richlnornt~ac" 1C~ bis-rili'" J r'"reth~fld':0r'

'):1

op

De v-atorL;:-e OY)l,OSE'2.~g "aY) ctl-""'nc""].)o"~:lrlrln('; ( 5%) \NorrJt tezam,?n 'TIet "en 10~S-i:,~n "l-,p-to "rl~n';'y" vu>") h1.11-:mo"11<" ;]'1 rlo v'::;rZ'c";ncstank (C) Gevoerd. De vr;rbli:iftJ~ln van ~,,,,L r'-'ai"tjn"'1(";"l,'T,Cf>] in de t2.nk(C) is ongeVC0.r

5

rrjm,t,en. De verz8oin.ç'st8n'" '''orrH [pC: ,t,-'om din~r,t vf'rhit, zodat h::::t

. - 0

rcai"ticT118'lg:Je1 c~a.n LS.1lp"y'at'.,·,r Vél!"i 100 C nJ'eft.

Het volQ'cns ,~ rCSJ'ti'è 2) '''''V0rT'1I1iC: ,",t.~l':.O);,)xO·.'nc verna:::'Jt · one'er d0 'JZS omstandi,".'hpnc~n nnmirldell ijk (k'ok"'l'1t (,r.l-;,<,n~)Y,yrJe 10,7 C). Hiortl.oor wornt voor~om0n. nat ~0t ~0vcrl'T]C1c pth00.noxydc via r08~tie 6) tot

glycol verz"ept.wordt. .

In de de~18pmntor ~ wor"'t bi~ BOoC h0 t 8th~cnoxyd0 _{voor. epn} [root ge-d·''''l te van watpr bevrijè. D'1"rno g,-"lt 1;"t vl.a r'lc 'c·c,.te:::-kceler G,

gsn",nltC'li<~k als V10':;1st:lf, ,0',:,r1'- ltclijl: als n:'l.mp, naa::-- d" -2°rste

destilJai.i0kolo:r1 H. ~e in èJê: vr"-'7.è;'pini. t:':"Ylk C g·;=;vormile C8.r;l~-opl.o"sing,

mot en oV 0Tffiilat v:en ~'l. 8,5,'0 'l:'l1kmf"'lk om corrosL, lpg'?Il t'::;'·g'''i.an,

worC1t a.-f'gnvoerè!.

~ ~

In de o"'r"te ~e"tillatietrrpn (p) wo~~t bi~ eG)l t~mppr~tuur van 50-C

9

,"'._GOê(_l· _~ f"rn pt}'l0r>noV""d~<·· ~JV,"'~['O'n-'l, ~,. il·1 .'c,rn r1..,t l'y) 00n d0~100'rn~lto"" I

. / ' / ' (':, ,. .. . . ' . ' , J ' ' c ' 0' l , " , ' . , .. , ,~" " ' -'.. ~. t':>"!<. , ,

a'pconnpnsc;"rr1 v!orrlt

(t

ni10. -~r: r:). :T:'t vloeih:'l.re "thnenOY~:èJ2 worrlt

v'-'T'vo1gonc: via r":l 1;",01er K 'i.n en>") (]1r;l. :·tik,tof "'("vnlck; en eveneens gl'vo01 rlO o'"l::,ls.0'tanv L .":0hrflr",t.. A1" 1.:0:::; vloei"tof "'obruikt mem r;"'n zout-",·"J.tprmnngse1 • St i1" t o~ wore' t 'P g r""1";-t ,Jm ;.·xpl os -:'eS'r'V'! ar te

vp.rmin-" ( -J ' - ' t \ ' , .j. \ TI 1 ' . ,- I ' , ~prpn \'lrl1~ Ie .re: f1'r:) ;"'r· ~8,n 1'1,,:'1). " e a'n7am':~n~' ,'".e ve~'on :,re1nl-gingen va hDt pt h(P10Xyd0 • n;c; i~ hnt residue van de: 0°Tste ~olom H

7~jn ac~ter~eblpven, ~~:(1e" i" r10 twpnr1_{e dcstillati}c_{kolom M geuompt.}

DOCH 00stillatie bi.i 7Q'C ·,-:~·r1t ""1 et"' 0Y'·'xyrJo, :;t."rk verontreinigd

met ar:0nt.alr1ch;ylie _("'''V';T'1:rl .",:J"'(""]'"1' r::ai"tic 5) in rle n0Y'ne rl(?c,til-latiekolom N gebracht. ~ieT (ir ~) worrJ~ ~at ath-nn xydc van heL

acn0tal~0hyde d;OT 'en 70~~~!lnice rJn ttl13tip ge~c~0idcn. Het hier

gevo:i'mde cthr 0nox::r'e voc'rt rner 1."r~s _n:1"Y' rio ppr·ste ot:stillatiekolom.

Het rpsinue va" rit' tws"'dc 1<::)J om (>"V2,t, n'~i"'2,t 80fJ wat0ri{"c oplossing van ethoonc1:1'or1:yèJrinc· (o"wmTr:z~t) v,J('rnéi'Tl>":lijk

',2

di';~J oorethaan.

De?:c '1rlOD isto-f' gaat via Een watr-rk0 _{eler I n~':,·· ,~en é·c1;eiscc r.tie 0,}

v[:,'"'r' :nr.n 00 br::ir'lc CI',mDoncntnn V8.c _{,::-lk'l":' ':c}1_{-,c·irit. Dit nT,;ces levert} ~en opbrengst van SO~ t.o.v. ~e nt~ en.

Bereiding ~oor directe nyy~sti- .

Dit nyoces 19 ~pbasnp~a ~~ ~~ ~~T~ctp crn7cttinrr van cth?rn en ~uur­

f'Lo-" in "thr,r'nox;yc'le rmr'1p r ;nv1oeél VCó'~ -"'.-, 7i1vr;rkata1Y::2tor op "en

gr'sch_:i.1r_tp ~T<>!""'T, ~oi: V-0~;lr_';r 3,111m; Wl of ::;i l ie 'Ylc,"roiéJc; oi,j s"n

"c-mncr8tul1T van 2')0 à ?')n ' Co

AlE 7",1~';'tOf' kaYl _{'TI':'" ?,lVP1.} mi't, i,pc}'-'i~3C].-;r:' z"'JrstJi' ('hel~ -l'roces)

a' p. m,'t J':c'-t Y}"r1rcn.

TlTads]c n v~,Y1 :r,- t '::0:-ker1 mrt ~~,c'~t "i,"n:

a. mop 1<:r5.~Lt ho~e 1'",JP1;~Tr;C'f"~' l-:"'::c:en

O. r;'Pl1 mu, t m"t me"rnOrc. ':r ,,;,rotnrr Y'réict.)~"l1 w0rl~el1, à .. <)r~Lt de

gn,:-;,s'1 -:''1 VCY-c1"YJr1" t"r;,tcnr'1 v:()r~' ': ojl'1rc'P0,~}L"id

c. '"0r mo t l-J(lC>'('TC l<o:'-Lr-n iJ13.1..,Y' v Co;' ri", te [l1,;-winning VAl! h,-:t l'1iet

--:m~f'78ttr"} otljc'Ion.

VOO'"dDlr~n "\TC.,.:" "',"'t'c rk- n m t t-'C'rr,i:r-r;r z' llTStof 7.~Jn:

De

1 •

2.

3

.

ne vei'ig"l-,,?ir. is gl'ot>?l', ov. hi,~ h-t 3_',:,ll_;:;roccs lir~t de r;,:ctintoC>ë:taYJd 011i +01'1, r.e "T"l ~)GiS"T(,T1zcn~

1 a;~('Te komrn',;ssi"'écrtSYJ:

k10inere rn~~t8r0n;

"YJ z •

~ir; Ol,ty·rrl·· 7i J~:

('tI

,>: 2 CH;:; + ~O" + ?,q ... 1-'"",,1 .. ~'--"'-': /ry--v'ffib ... ,"-..I l

L CIT" + "- 30", L ?('c - ,> 2 + +

31G

kcal!grmo1 (CH~ct~,,)

C

...: ~

"Bi,j hnt, ,~"tr"0""'1 V['~'î ~2 r''è8rti.' ?) .,.-,' (', r Clll~ v"p1 ',"2[''11-::2

ont-v.rj,lr!reld "I\'J-"'rr;}l / " ' Y l 7a~ r..0 :~p:l~"-Fr'8t- ':r' :-·t~.l~·On. TI éJr b()vc'~dien de

7

e~Tstp r-acti' bii hopere trm"r~2t

b01 '-<l'1"'rl' ~k- """ rir--;-'''J''1~,~'r<ot--;-!'1~ 01'1.1"1"

:'-r nip L rr."'--r 're,l ';ont, is '.;et

"~n! rol co L" ]1o':dcn. f,i t kan op ' . • L'" -ê (...1 \. V ' l l ~ " '--'- - ' . . ' l

de vcl:-'~nélc ,viJzen:

1. Ci~(" l]·.,t;,,, ' .. é,lrr.r,-'li.'.lT:' r rr'1

"(>

'I'1:-tlrh',L.!.7en. 2.

3·

,,'" r "'TI (1~, 1'02 r t:',· :-Y' (' 1 h r. i (l i Yl 0 r ~ Vi 3 lOg

0~(lH'ltc u~n 1" ~ar'TIts af tn _vopren.

-~~rlè"L-L")I'''n, z"éll" r. H ('1 ct')s onr1'-;T

--- .- .... :- J 2 --L~ ...,..J. 2 '

,,\

L. I •

4. :;!",brlJi.l: m11i~p" vail nujr"i:'a+,~;Jur;(" ';';ken. Ji.t is \1'''1 in patel1ten

ur E"t~el t;":gcl, m ',I' ',C, Ol'é1 tno:::" :r i" ~ L:/CC"'P'" st.

c:

..J •

w\.;rnt ,Tcrrt'"',a~ ~,_~ c.T"b~c:llr"f·'t S.·'-:;,iL l, ~h,r·.nrlox~:d~ g0b5s('''r~ v'-' ~et V'-'~'­

bI'lük él"l.n (>1.]-,oO'n.

'NR b0 _{"C\--'1"ij,rc}

in fi?

Pl'::"'"~ 'nr: _{_} ' 7 ' _{.. ,.1_.} ~ ,!a y>1-,.-.. _{1 . " ,} -i 1-1 11:"") _..•• l~ _{' . , I / I J '} ' ; CI~' <'1f me 0 r ':~ 0 ... , 'd t

i V" d" Tl) '''.S''"v.PlJl'' l . Il~ "':Ir 1:1 :·t~·.-~rn0n \")'Î'. 1,--~~~ ~ r~,-:··'r tr" b(~s 'r€:l:,_ Y'! rr;cJTclc

-.""a~; -1',': ari," in{'rte Cac :-('l'1 r ' SCL, "-, I " :- vr.:l"i""''1ts'3.m:::Y1:,t~l '"I ing

.J ·ir·,... L,...· :"'1--: t, \T ., r'\ -..,~!< crmr n - ,r'l1 7" 1"'1'"':--t·~ f' "'r~11 : r...,·1 z j "{T('I.,,·l~, . :1_ '1 •

D~ '~i1,lT ,T8--,-~ 1-,,... L n'Q,~" "'"'r-:*;IÏY'L .I.'~r 1"1""'\ ~ rlr' é'~ .., '; '=tt~c,::-.P~C'lT.

T).:t f''1Smr..l!1gf',81 por-.r1+ ,r"'~-rv'""',.,,--, "~.Tl1rl· ("'\ ·.'''l~!Tlt8V:~;~s''''''1 ~r A t(")t ;~n

t"cnr:r.-,t':"r V1,1'1 (C'3,. ?,,:')oC -"'"1 '::!é,' f, .. 1-1;, ,1, l " " " " ' t " l ' 13 binY1cn. Al::- r2o.r;tor

("r; 0 Y' i Vt me -(' n h i;'~ '(1T'O '; ,.., t ~,.,., Y'":1 r"" ["' tv '" ij ,t 8,.'11 ('i cv' "t W:-,Lt [ l

-l.:,rf''-~r-r-L ... ':'l8,r·t.i,'") =). 11'1 f~'~'7'~' h :? .... , bn;H~Yl,~~ 7;("1.,., rl.~ 7--l],rc; .. l"'atfll;r

-~-~t'')r (,t-f'iy('~,l hl"""'\("l":. ~r. b lj!'O. ""'1"'--1(") :~01r0Ç:l,v~ r"l·:t ·--n;'. y-... 01~",~atC"r-

?

(

temT',,,r~:li; 11n" tu' 2"Yl rle ;,~n é ' "

Y'-:: '

"

;)('

vorhl i.êf'Li,jd in "1'" .!:'p3,~tDr

is tc'l G eer:. Do :.,-::~:.nt--L':;~~;~f:,r~: oC\Î t mÇ\n in i!n "'~-'rnt-:",ri(_""r_'la'-~r A

"'1 "le, int 7" n C' i l y. n ('

"i~

". 1'1

~

bb " r" S , " ,. Y ' '11 r; 11

~:.'

'S

tOb

j

c~

• 2

5

oe'

C '1 '

2,t'TJ:J~~fr.r·j:,,...1'~(:2 (~I"_ll( jY1 '-.r,t-, ··-"-'L(l~· ~)-:,l L. :i;cn 7r~01' "Y'CI:v'i.Yl,rr r11~(")1 "\T3.11

\..rprv:ij,l---~'011. Dc: r-"'~t vnr'rnt}; "'-''''~'''''''r'~e.0'fl:: (l:l.t ~jrJ, 1~oî:1Y)rc'~.:cit' \N"~r

n,':"'" rJo IT'e"l"'ka,,.,pr ,"""V:F;"n w'Crrit. !k ")Y)l(),::~in0' var; -:;:tC 1n "'at,,,;r ' i t

(Ir' 'l.bs·()r~~:eJ,()r:-'Y1l(:i(H, '11(", n"!, 001"1 rl'~; rY)V(·t:~,rl"Î D. In 0"ZC

str:inn(~r \r\'Y>l.~,-i .;,-i':T:. n'1()_i ~ · .... i!'· =nhl.:?,'7 nY) \T'J;~ ~·t :~rr hj,o"' c'r':1 l.~:'t~C' clyul(,

-r1. ? ')-r:;r: C~ ~T?~ ,4;:., ~tO i t 11(\ I '\·'rt,--r-. D-l t- l:\~~i,-:-'i "l"T,"," ,,-"L rn·"Yl v i a (~On

konlnr wro',' n, 'l.Y' r r ~l.b,;lT·~1~ir,1,. l )1". 1)CI ."f'[Ic::'tr:lcm 'l} t rlE: "stripDc'T"

bv,oY'1gt rn::::n niJ mc·t hr~1r. ~ "'I , " ;' nYl ~'-:·I'r")r·t" ~~()r ,,)~~ 0eYl ,1T~-Àl,::: VF;Ji 1 atm.

1)~: .' T!1 a :' c 10 ~ i rl t '-"': '" i Yl c' n n r'I r> " t i l -: :': Je i c 1. :) l .') m ;J" Et 0 af. :1(, t lr " t C;

1--y"rr'lr1uct ~ ,rn1 ~~, î te, Y', "'T ~)r~ y. ~~ lfl----·' ~ ~'I" ... ;" ;: r ,-i0 s tri"-;n(,:r.

,~ r j ~ te, .">'r.> h (~ ;~,. \ ();' 0 ., Y \ r1 r 1, ~_' l. '; V '- n -: 1-; ( l i d r!( \ C J n ~-) J

-TIJ P ,:; r~? ... -t l;~ '" r, TI, 5 () ~3 () () ~.~ ~) Y"\ •

Tl'? "Vl,:.}" :7Toei va: l~"t r1·~,~c.t" ,-,Y."é1'Jti 'lr'Îc~'s WC;l'rlt '~('ïl­

lu~tr··~\f\iH rl.'Î()~' hp,l, Î'0it ... 1- t ;Jo I~.,..,-~·,-111""-:.Il.e Fa!! c j __ ~:'--:',Cln·YY~.rr1n r1 ;n~

d irc (Ö ~c r;Y~~~rl r. t i ~ "'\T:1Yl C tr r;0n,

H.,J iy,; 1960, n~.:l 2'~; ir.I~J'; ~,~t~,''''\,'

ronr'l" avert~o~P0~ ~(.cft.

r~ ~=, ~:Iy,,)-i ')l,~ t-~_,,~ (~i "Î ~ Ir:;: }':

I r ; '!. 0,' 1:)0i\'-'~, ~~j Yl"-T 1..1 ton ,

1, ·lts];/ t; : clli" proces,

D·" v 'Jrdcl:'Y1 'rl", ~·;t k'lt.r,l Y' i:-~l-r:; ;J ··0C"f'. Zl,ln:

a. Ikt pr,)C8f l:~v('rt S;r.J·'" bj.'~l-;"·V=J':1r~:~n. :':v"ntll""'l

;ll.r1C"'1,.-~~\~~e ,:,·,-y.,.7Jt~)'l }1,::Jt Y)r(l~;\':""'rn-:li.."?lJ ,1irr-.r:-;t 1.:)t COr; ;~'~J~.,.:)r1:;:,y,~.

TTnt C\o:l. ')"r\o:'yrl~,i nC-;'Y"lCC:' '1 "V ~t cl,:" '''~I '"re:" nr:; ,'3'0·.:;r11(C)r)" produkten

r;aGl~ "'l n}c~l';""j'·:>t"T-:F;. \o:"t·~'n:l nnr,~v)mt o,.-,,,nr onnor1ig verbruik

,Ta;]

Cl(}.

~ofTlmifn b~,rlr.:.~v,:~~ ~-:ly.~~r;n (l~ ~Y)t:~tano fjaCln-~n-l8~-~ing, anrlo~c'COY1cnnt~r~~n r1J ,,~lG~2in~.

b. ~.'.ïl mp·, r1", c:-:pRr:ii.P'it ",,,,.~ ""':1 ('\l "o~.,:vdrinpfab,iek v'~'ho'~8n,

é1a'~. gR.at riit '!(':v''',rn m.,t ""':1 """'1;""""-; ~c ir')nname VCl~l r,r;t "f'0brll;V

!lan r:l-11 '-'''''''. TIp !""1,-;oj_l ~ ~l--1-,,,-i(-i V~·l.' h.--.f- r1-j_-Y,r.:~(' t-n r~iJ~.'.·'l':l_:-i _ 'r'Y(;r'("'2 11,~t

( H" t '" r i n 1. (' tbr< ,,'" l ).: ("l V:J. n .' .. , Y1 " C 'J YJ .... m -i ~. C }. Cj') t l 'Tl 1.' m • "', Ol -;'. ; " i s te kl? U 7. e

rl () -y. 'T ,0 1 r.; \T a -v-.-; ;"l b r:.-. J C TI. ? r:' ~ ;':1 Y',~'T' -i . 1,.·, \T'''; Y' ~ '-t b ,-l ~ \ Yl ~ i .j;!. o. a. rI ("', (\ 0 nc 0

n-t r 1. t. i <:; p n 0 t 1, ' D Y1. 1.:~ Ol 1 l ' Cl' " , ~" t "f. "n '1 r , t (' r r< nCO",; n ('I -1 ,:J lr i V::

JTl-Y']0r.':t 11r; 'kab:lly,.,Lor: 0,';"': t"',1"tic.""·1t,..,..,i .. Vll e', v?'oral h"t type

kA.+'al.-/'E'{'t.'JT-bflo. T)~::t ~~t Fr- J·n n-Y1vo~'(1~ce ~')i'"\:::-av,"" is bli~;':'L ')it

ho 1: F' e i t r1 at 1 Cl ( ' 1--1 -: ~; ,.:j r' L I: ril " 1 ' L C' t; r '1 ~", i J r.: 1'1 ~: t pro ~:~ ~ t 0 E~ T' (} sen. 'l'wro ma:)t:"'~3. '''l.'r'''1. élr

"rn"

, ) r S~:·bi.rl Chcmird.l" C''' r1'" ":~ipnti Pic

Ih?é'ign" 1'IP'l<::-;nffi, }'108,1;. Vél:l '11.,,+, 7In,:·~'t('Dm"t ~UC1.t. D'? rèorrlc

n~at.rrhaDnij, rl~? ";.1"11" V'8,V:; ro"t t"'C"'l'li~:-.c'''e z'wrstof.

1,e katélly::-::l.t:;r. 12. ::"11 rijt nyo""p "('n 7""r l:vlaYl.'~Ti."I,:u v.'lT·lö.b'''lc;

p!" 7j~rj (~a;1 on1", \l::::lf.; OYlr1{:'~"7()f~\"-'f1;j'iJn a:1Y1 v(~"r·-I"i':)l!t.

Alle rlrip rl(~ :-'['O('D;-,,,:' ' .... '.rlu;n :nr.t ('("n "f:ixr.:.;r1 bod",

om-r'<"l.t (]::. ".nnv,-,rsic b'i.i rPl1-,...C'r,v"Y1 ~'·'1"nti.vj"eit V00r ""rl f'ixcd bi"d

-"rotr.:T if' .13..11 vn ,')'''' rnl";. "rll)1~ hr.~".

AYinr<r" ,'('I,--lr>Y]CYl V.',C)y h,,+; "f'nbr::il~ '12'-: }1'.',~ V ct.C b,Jrl zi YJ:

a. T;st 21i 'ton varl H(' kat.,]l,y: r,~.nr, ,'I" l~""YJ,'n"è,lr ,,:: h,,:t

t"r~I~r;YJ"-C. in ePYi C'lilir'l b'n

f""b'nr]""" b". ,t

; j

d. Met het toegepaste fixed bed is een goede warmte-uitwisseling mogelijk, zodat de gewoonlijk in "fluid bed" heersende homogene temperatuurverde-ling hier geen speciale voordelen biedt.

e. De katalysator hoeft niet geregenereerd te worden

11 Vanuit economisch oogpunt.

Als leidraad is hierbij genomen het in litt. 1 vermelde, waarbij veronder-steld wordt dat voor de stichting van een complete installatie voor beide processen een zelfde kapitaalsinvestering nodig is.

De Man.g-rijke andere factor is nu de "operating cost". Dit zijn de kosten die men maakt om de fabriek te drijven. Deze onkosten vallen uiteen in:

1. Lonen; deze post is misschien vror het D.O.-proces wat lager, omdat het proces wat eenvoudiger is. Dit zal echter geen groot voordei opleveren.

2. Onderhoudskosten; Bij de chloorhydrine-installatie zullen die hoger liggen door de optredende corrosie (chloor) en ,ok doordat de kalkverwerkende appa-raten meer onderhoud vergen. Als men echter de kosten van katalysator-vervanging bij het D.O.-proces hierbij betrekt, dan blijkt het verschil veel minder te worden.

Het verschil blijkt nu duidelijk te liggen in he L verbruik van de grond-stoffen. Hieruit blijkt nu dat het chloorhydrine-proces alleen rendabel kan zijn als de prijs van 1 kg Ethyleen zes maal zo hoog is als die van 1 kg chloor. Voor een fabriek van 20.000 ton/jaar bleek de winst door toepassing van het D,O.-proces 1.200.000 $ te zijn.

~~~~~~~j!~~~_!~~_~~~_~~~~~E~~~~_~~2:E~~~~~~

Inleidingl Uit de literatuur bleek dat de minimum-produktiecapaciteit voor

een oxydatieproces ca. 12.000 ton/jaar is. Als produktie-capaciteit werd nu 20,400 ton/jaar gekozen. Als we nu aannemen dat de fabriek, die

continu werkt, 300 dagen per jaar produceert, dan geeft dit een produktie van

64

ton EtO per dag. Daar echter bleek dat de apparatuur dan te groot

werd om het proces in één installatie uit te voeren, werd besloten om zes

een-heden te gebruiken van ieder ca. 11 ton per dag. Deze eenheden werden

als volkomen zelfstandige fabrieken ontworpen. We bespreken dus in het volgende één van de secties, nl. een etheenoxydefabriek met een produktie van 8 kg EtO per minuut.

Bij de keuze van de capaciteit is ook rekening gehouden met de gegevens uit litt. 10.

Met het oog op de te verbruiken grondstoffen lijkt het mij mntrekkelijk

om aan te nemen, dat de fabriek gelegen is in de nabijheid van een stikst of-bindingsbedrijf, waarvan dan de zuurstof afgenomen kan worden; en nabij

een mijnbedrijf of raffinaderij, h~k dan de etheen levert.De fabriek zou dus b'l. door de staatsmijnen gebouwd kunnen worden.

Beschrijving ( zie blokschema en stofbalans) 0

De etheengrondstof stroom I komt op een temperatuur van

25

C

en een druk van

5

eta van de leverancier. Stroom Ia wordt nu toegevoegd aan stroom IV (zuurstof-stikstof-koolzuur) en gezamenlijk treden zij in

I

de reactor I met een temperatur van 160o

c.

Deze reactor is een bu

izenreac-r} tor, met buizen die aan de binnenkant gegalvaniseerd zijn. Roest

kataly-. ,seert nl. de v:rming van aldehyden. De reactieproducten verlaten de

f\

,/"~. !,.~, \ reactor met '2en temperatuur van 220

0

C en een druk van 5 ata (VI). We

sup-\

'.

\

lil

.j;!, 'pIeren nu etheen Ib en voeren sttoom VII met een temperatuur van 2000C

~.~

~

in de reactor 11. Deze reactor is net eender als de eerste. Ook hier is

~-- de temperatuur van het uitgaande gas (VIII) 220°C en de druk

5

ata. n/Y _{Gegevens over temperatuur en reactieomstandigheden uit litt.}

3-In een smoorklep laat men de druk af van

5

ata tot 1 ata. We nemen aan

dat hierbij de temperatuur daalt tot 200°C. We laten stroom VlIr nu door.

I ' ( . ( ( , ..

t I ' . , . I\..( - \ • \

1 I ! , L ... t ..

We brengen nu voor de absorber met behulp van de watergekoelde koeler B

°

de temperatuur van stroom VIII op 25 • Deze absorber heeft een gepakt

bed van 2" Rashigringen. Het absorbens is water van 24,4°C (XII) . De gasstroom IX wa~raan het ehteenoxyde vrijwel onttrokken is, verlaat

de absorber met ecn temperatuur van 25°C. Men spuit nu een heeveelheid

gas die aenuivalent is aan het j.n de reactoren gevormdekööi~uur (X) • .

De rest van het 'gas (In) wordt met een schottenkompressor

(MHP)

weer tot 5 ata gecomprimeerd. We nemen aan dat hierbij de temperatuur tot 150°C

stijgt. Nu voegt men nieuwe zuurstof toe. Men veronderstelt dat we deze

zuurstof op een druk van 5ata en een temperatuur van 25°C beschikbaar

hebben (n). Door deze suppletie daalt de temperatuur van IV tot 140°C.

In de warmtewisselaar A böengen we deze temperatuur met behulp van de

t.-.

M

,~

1

.:

I

tb

'e

reactiegassen VIII op 190 C, waarna dus weer etheen wordt toegevoegd, enz.

Uit de absorber stroomt nu dus een opJossing van etheenoxyde in water XI met een temperatuur van 25 oe naar een opvangvat van 18 M3 waarin ook het ketelproduct XX uit de destillatiekolom stroomt. Uit dit vat pompt men met een centrifug:-alpomp (stroom Xln - 2000l/min) de voeding van de

stripper. Deze stripper werkt bij verlaagde druk, om het stoomverbruik

zo laag mogelijk te houden. (litt.11). Uit de stripper stroomt nu aan de

bovenkant een gasstroom XIV (25 mnl% EtO en 75 mol% H

20) met een druk van 30 mm Hg en ()en temperatuur van 250C. Terwijl onder een tandradpomp

( 20001 /min) het water (XVII) afvoert. Hiervan wordt een gedeelte ge

-spuid (XVIII) terwijl de rest in koeler C tot 24,4°C afgekoeld wordt. Dit water (XII) dient als absorbens in de absorber.

,) De stripper bestaat uiteen gepakt bed met Rashigringen van 2". Onderin

voert men 40 kg/min stoom in van 1100C en 1 ata,(XXII). Men neemt aan dat di t beschikbaaris. -.--- ~.. .

-De gasstroom XIV uit de stripper wordt dnor drie Clark-comprE83oren (voor

bij70nderheden zie berekening kompressor uitlaatgas) tot 1 ata gecompri-meerd. De koeling zorgt er voor, dat de voeding van de dan volgende

destil-latiekolom besbat uit water en etheenoxydegas van 100°C. Deze destillatie-kolom heeft een gepakt bed met Rashigringen van

12-'1.

Ref 1 ux-verhouding in de kolcm 1:0,274. Als top-produkt krijgt men etheenoxyde (8kg/min) met een zuiverheid van 99,8 % (XXI), druk 1 ata, temperatuur 12oC. Dit gaat naar de opslag. De condensor die boven op de kolom geplaatst is wordt gekoeld met vleeibaar Freon (druk

3,14

ata) Het ketelprodukt (XX) wordt afgevoerd naar het voedingvat van de stripper. De temgeratuur var. de ket:,linhoud wordt met behulp van een stoomspiraal op 90 C gehouden.

Nu rest alleen nog te vermelden dat de reactoren I en 11 gekoeld worden

°

met Dow-therm van 185 C. 0

Deze Dow-therm verlaat de reactoren op een temperatuur van ca. 200 C.

Ze stroomt nu via een niet in het blokschema vermelde koeler, waar ze met water tot 185°C gekoeld wordt naar een voorraadvat van ca. 1S;M3.Hieruit

pompt men de Dow-therm m.b.v. een centrifugaalpomp (44301/min) weer naar de reactoren.

" 1 \ \

•

Gl:'col

~! on -i (1 P ie;?

ftha'101rJ.'11incJl

Dol y nthr _enflYl'ol Ac~yl-v0rbinrl~nrynn GlycoJ '0 th"~, IN:'ECTIC

n··'

'<;T!lAlJ01A~nTlT'êl\T ~i)C "Céirtox" gebr1ükt tr'gpn graankpver in ~akh~ircn en filo', .

?vn!\, D;;A, ~'~A wornen tocgenast b;j E':"3f'

-abcc~btip. Verder ook in de

reinigings-JT]i~"!el('n in(lu2trie.I'r;,rn0ti"cht: en

"'1rrnacc:'ut i~'ch" inêustrip.

''Sello201v n '' onlo8mir1d'~1 in de lakind.

acryl nitril

,gcryl zuur

,"crylof,t,)r

~it na2t mnn in ~e papierindustrie en de

tr:y.ti'?~inrll,:f":tri'? toe '!crr "coating".

, (yy\ .(1 -ve ['brij ik tor /~;, '1 r t

"n/;

pJ'"r 1800 t-verbruik ton/jaar 6;, 7 ,"

,

i,

,0 J' 10') 14 ~ 11 , 3 1 1 ,8 6~,3 1 rj, r~ ,

,

1 r; 1 ~occ:::: ./ )~ ~65 Ii 7. ,,/ 3,": 'Î~ c-L ../, j Î

5

r;0,8 1 J, 8 10, ,1 3,8

5,6

- r. ) , ,) 58 50

31

,

5

20,5 566

/

.

. J (

iV

Etl.,;vleengronrlstCl+' b"''lt 1 "v')l ,,1 r,~"t.l.,g.,W 1 mol f Ar;th~,an.

• Stroom 111 bpvilt 0, :)'7' k;'J'l""!'il Irnjn Art~!('()n. In de> ",erste reartor

1.:om~ dus: 0.0';'1 j 1,1'(1 = 1,rrs ln":ëlol i min (strcJom V)

Tot,clal E:.toff'tr'om V if; .'1'1f': :'1, :~,7 f C. ~7(1 + 0," c7 = '7, ';!7r vgmol/min

Btl:,'lr·en. (hl' 7, 1 m'~. ·1

n.i.

br;V')r;ri.-;:-~

or;

br8.Y1rlbIlPcrh'?irlsgrc'1s van 3, ~r:. 1 e rear:t,y' :

a)

H (~ - C:T ') + ~D" b)

lT~C

= Cq~ ₊ 30~ é c) C:T ~ + 20" L·. rI ) _C?H 6 + 3)0 " '}

'-\1 \Tiln elf? t,:ta"J inr.rpvoerdo honvf,plh'21rl

,

60~

in

~to ~n

40%

volgp n

s b)

r:r

H 1 V/onE 2 /

3

omrrnzet. en wel L 1-) Dus in 0"

r.:to

a) CO? b) \ 8/ rl \ / V "y·b TlJ i 1-: c)

n;

? x

2/3 :::

c:; J .. "'lC1 / y y ",725 v 1,~1 1, 1?lr~~m01C02/min , IJ 'l"~

>

- ', ,.I! '; .. r~))3 ~', 39C kg/min 0, 'rJ1

5

" . 1 2,' r: 1-;~'':101CO,}min - :" 1t3 vi"C0 2/min " , ~n r;,1,}:~)y r --i

,

0"-"r.:: v-_.. () 1)) 1

5

v

"

~ ' . . / ", .. /3 () ?'" .. x'" .') x ' .1:--0 l::gmol/min

'J

,""3

" "

'

. ', ')14) ,')';' 5vn'm" 1 T " T 0 ,/_m]' n • I ", ."~....L 1/ ' .

-2p. reactor ~"'-l0-r vinr;~;r. ~(,r-:~"l:'rle r'né:lr·ti·~p. nl~k:::tts ;:~.ls in clr. 1C:,

n1l8 '!Y::'i0ukt'Ï.e:

~tO

a)

2/3

x Iî ~

,

~52 x n C :, ry,'l 1 ... rrm() 1 Irn:ïn ... ! ,

-::n

k''''

Eta/mi

n

" . , .. ~ ....- ~! CO" b)2 y " 13 x n ' î 7 r . V

"

,

_"

~" , _{k.çmol Imin}

,

L ; - ( " I, . , :.-i, C. c) n

_,

nn, _{) I 5}

-=

,

_('\':-]15 r.:

0)

(' 1)(11) _x

"

J. r\C':2

J

,

.

_~ f "

.

A ~~,51-rt"rn'Jl /m'j n le

65

lr~ CO')/m:in

J

'

' ",

'-•

() t E,..,O b) ,., _r x ,., /7, V '1 t.. ... ./ L J, 'Y'1 5 c) cl ) '),r;C:1) , ~~ 3 2 -v: ;:> y 7 .) x :l _{\. , lf} 'l 1, 'J1

')3

r: r, J, "'-"4) .J .... ,_ IJ , 1 t .... ' 7.1 5lr. • ,< ~Al l l V . ljrn-; ... TI ~

?

,

3

7

kc;E,.,Ojmin Vcrbru ~ Y: 8,8.n 0,., a) b) c) rl '\ I L ')/7. '-I .) x ~ h y. ,/ '" ,

,

~01 ';, ,0':11 0, '-'70 , ...,'::" 0, '? 7, ') ,. -- '-c: .J X n r C, . / IC 3 .Aal1,n:-Çln,)~nYl ~2..t ... \::~,.,. rn1,-,,'_"t 7 .... ..,...--- ," str om v

"

.

703

-

~, 47r v _'J,

-

, (,y-~= :.lIy;=-= r: '-', " ""4) } IJ I , ' ; ~~2 lr~m('j ~ '\ ;,' ' L -' 10 '7 jm]-' ! , n ! 1 "': t -", ,-nc", dd wr,rilt C-"'~f-L "l i t n ... , r)7~ l--~m:! L .,I_' .. Cl '-': /min c...

Het ~yst cm ~eTlrt ~us rnc+ 5n':'~ Or"1 )'r('Y·!l~,~~. T) .... 7c 7.'.l,',....~t0f _bro_v'1,i,

st

_1\T'), r'\ r-7 f \ r " ('J .., je :-02nllin TfIu'-:t. 7'JU·(~r'n. (x) -'-C 1\T ? ' i "1 ! ' ... 1" c -'

,

~' , . ) ('" -:~( 1 >J .. / ' • • 0,..., .-. I + ( ,...., ';~ 1.. . . . ' . . ) . / ' / '1 ' ". J " ' ~ /~r'; n -:-TT' _J... / ,-\ ," -1--, /,r.', j I " Yl _..-...; 'J _{. ..}1 _{. ./ "--}Q .., _. i _:::;'L~() C'~ 1 _l. T_.. T ₂ 0 / m'; TI I j-l...L. ~,r;17 krrm~l[r)O!miYl = '), ~1 ~g/rnin c... :-~r. (! / n; irt L ' , .... ·rl"'J'

'-Absorptiekolom. Ethyleenoxyde lost dermate slecht in water op, dat men VOor

de concentratie de Wet van Henry mag gebruiken, nl.

P_Eto = k.x (x= mol

%)

De k is alleen afhankelijk van de temperatuur (litt. 4) nl.

log k = 79,185 - 25,163 log

T -

4782,7

/T

Deze formule levert voor T = 250C (2980K)

k = 7,37 cm Hg/mol% y' = PEto Ptotaal 1 P tot. • k • x' • 100 y' 1

76

7,37 • 100 X I m x I = n,70 y' (x '= mol fractie)

Voor een economisch werkende gasabsorptie ligt de absorptiefactor A volgens

Colburn tussen 1,25 en 2,0. Nu is dus A L m

L

_m

/mG

_m A x m x G m 1,60 x 9,70 x G neem A 1,60

Stroom VIII besta:1t uit 7, 348 kgmol/min, waarvan 0,457 kgmol H

20/min

2,36 cm Hg, en

di;is de waterdamphoeveelheid q = 0,2.15 kgmol H

20/min ( zie hiervoor)

In de koeler B kondenseert 0,457 - 0,215 = 0,242 kgmol H

20/min De gasbelasting van de absorptiekolom is dus

G

=

7,348 - 0,242 = 7,106 kgmoljmin

De hoeveelheid G 7,106 - 0,189

=

6,917 kgmol/min

m

Nu is Lm = 1,60 x 9,70 x 6,917 = 107,352 kgmolH

20/min

d.i. stroom XII = 1932,34 kg H2~

In de kolom wordt 0,189 - 0,0065 = 0,182 5 kgmolEtO/min

stripper wordt 98% overgedragen, dus stroom

XII

bevat:

overgedragen. In de

5

0,02 x 0,182 = Stroom XI bevat 107,352 + 0,242 en _{0,0036 + 0,182}

5

₌ 0,0036 kgmol EtO/min 107,594 kgmol H 20/min 0,186 kgmol EtO/min De stripper. . . ( )

~~~~~~ De strlpper wordt gevoed Ult de absorber

XI

van de destillatiekolom (XX). Dit geeft een totale voeding

met 0,172 mol% EtO.

en uit de ketel

I Ia I b 11 II! IV V VI VII VIII IX X XI XII XIII XIV XV XVI XVII XVIII XIX

xx

XXI XXII

De invoer is 108,340 kgmol/min vloeistof, dus afvoerdamp is

108,340/149

=

0,73 kpmol gas/min. U~t de warmtebalans kunnen we be-palen, dat er 2,229 kgmol stoom 110 en 1 atm/min toegevoerd moet worden (zie berekening warmtebalans). Hiervan verlaat 0,549 kgrnol de stripper als waterdamp in stroom XIV. De rest wordt in stroom XVIII afgevoerd. Deze bevat dus 108,340 - (2,229 - 0,549)

=

109,823 kgmolH

20/min. In stroom XII is 107,352 kgmolH

20/min aanwezig, met als gevolg dat in stroom XVIII 109,823 - 107,352

=

2,491 kgmolH

20/min gespuid wordt. De berekening van de stofstrnmen in de destillatiekolom vindt plaats bij de berekening van de wprmtebalans van dit toestel.

S t o f b a l a n S (kgmol/min) C 2H₄ C2H₄O CO2 H20 °2 N2 CH4 C2H6 Totaal 0,311 0,00\ 0,003₅ 0,310 0,154 0,001 5 0,0015 0,157 0,157 0,001 0,001 0,160 0,708 0,035 0,743 0,071 0,006 2,994 0,198 2,693 0,414 6,376 0,071 0,006 2,994 0,198 3,401 0,449 0,001

5

0,001 5 7,119 0,225 0,006 2,994 0,19 8₅ 3,401 0,449 7,276 0,075 0,096 3, 118 0,3 25 5 3,168 0,449 _{0,001 5} 7,231 0,232 0,096 3,118 0,325 3,168 0,~49 0,001 5 7,491 0,077 _0,189 5 3,247 0,457 2,929 0,449 7,348 0,077 0,006

5

3,247 0,215 2,929 0,449 6,923 0,006 0,000 0,253 0,017 0,236 0,035 0,547 0,186 5 107,594 107,780 0,003₅ 107,352 107 ,355 5 0,186 108,143 108,329 0,183 0,549 0,732 0,233 0,233 0,2

₃₃

5 0,233 0,003 109,823 109,826 2,471 2,471 0,05°5 0,050 0,000 0,549 0,549 0,183 0,183 2,229 2,229

Warmtebalans reactoren C voor stroom IV C₂H 4 : 0,071 x 12,6 0,895 kgcal/oC p EtO 0,006 x 11 ,6 0,070 CO 2 2,994 x 10, °

=

29,940 H 2(!) : 0,198 x 8,2 1,624 (; : 2 3,401 x 7,3 24,827 N 2: 0,449 x 7,0 3 2143 60,498 kgcal/oC

Uit de warmtewisselaar A komt stroom IV op een temperatuur van 190°C. Intrede temperatuurreactor is 160°C.

Stroom IV st8at dus 60,498 x (190-160) = 1814,94 kgcal/min af.

Stroom I b (etheen) neemt 0,154 x (160-25) = 262 kgcal/min op. Verlies bedraagt dus 1814,94 - 262 = 1553 kgcal/min

C voor str00m V is p C stroom VI p C _p stroom IV + 60,498 + 0,154 :C 2H₄: 0,075 x EtO 0,096 x CO 2 3,118 x H 20 0,325 x °₂, 3,168 x N 2, 0,449 x C stroom I_p b 62,47 kgcal/oC x 12,6 12,6 = 0,946 kgcal/oC 11,6

₌

1, 112 10,

°

=

31,180 8,2 2,610 7,3 23,180 7,0 _{2 2142} 62,17 kgcal/oC Stel voor reactor T, bij 25°C en 5 atm. de enthalpie H =

°

Warmteinhoud stroom VI 62,17 x (220-25) 12123 kgcal/min

In reactor I de reacties:

1) _C2H4 +

t

02 C₂H

40 + 6 H 28 kgcal/gmol

2) C₂H

4 + 3 02 2H20 + 2C02+ L H = 316,0 kgcal/gmol Bij reactie 1) komt vrij 0,150 x 0,60 x 28000 = 2520 kcal/min

bij reactie 2) 0,150 x 0,40 x316000 =18960 kcal/min

Totaal 21480 kcal/min

De warmte t.g.v. de verbranding van aethaan en methaan, ca. 1,8 kcal/min, wordt verwaarloosd.

Warmte-inhoud stroom V : 62,47 x (160-25) = 8430 kgcal/min

Dus afvoeren: 21480 (12123 - 8430) = 17,787 kgcal/min.

Stroom VI daalt nu van 220°C tot 200°C, dus afgegeven warmte 62,17 x (220-200) = 1243,4 kgcal/min

Door stroom I b (etheen) wordt opgenomen:

0,157 x 12,6 x (200-25) = 346 kcal/min, dus verloren warmte 1243,4 - 346

=

897,4 kcal/min.

C stroom VIII is C 2H4 : 0,077 x 12,6 0,970 kgcal/oC p C₂H 40:0,18 9 x 11 ,6 2,193 CO 2 :3,247 x 10,0 32,47 °2 :2,929 x 7,3 2:1,3$ N 2 :0,449 x 7,0 31,43 H₂0 :0,457 x 8,2 _~215 kgcal/o C 63,90

De enthalpie van sttoom VIII bij het verlaten van reactor 2 is (zelfde H-definitie als voor de eerste reactie):

63,90 x (220-25) = 12461 kcal/ Reactiewarmte in de tweede 1) 0,155 x 0,60 x 28000 2) 0,155 x 0,40 x316000 reactêr: 2604· kcal/min 19592 kcal/min 22196 kcal/min

Enthalpie stroom VI bij binnenkomst van de reactor is: 12123 - 897,4 11225,6 kgcal

Dus af te voeren: 22199 - (12461 - 11225)

=

20963 k;rcal/min

a~~ge"'o,.,.tl\.

We hebbe~t het verlies in d~ leiding van de reactor naar warmte-wisselaar A 20°0 bedraagt. (inclusief verlies in smoorklep),

dus verlies 63,9 x (220-200)

=

1278 kgcal/min

Warmtebalans warmtewisselaar A

Stroom IV neemt op: 60,5 x (190-140)

=

3024,9 kgcal/min, dit staat dus stroom VIII af, met gevolg dat T

=

3024,9/62,9 = 47°C, dus

T 't is 153°C voor stroom VIII

Ul

Warmtebalans gaskoeler

B

°

°

In deze koeler brengt men de temperatuur van stroom VIII van 15~ 0 op 25

c.

Bij 25°C is 25°C

p _{water verz.} 23,6 mmHg

Stel nu x kgmol waterdamp, dan geldt: _.::.:x _ _ X

7,348 760

=

23,6

x = 0,215 kgmol water.

Er kondenseert dus 0,457 - 0,215

=

0,242 kgmol water

De kondensatiewarmte van water bij 25°C is:

r = 600 - 25 x 0,454

=

5~8,7 kgcal/kg

=

10596,6 kgcal/kgmol

dus kondensatiewarmte: 0,242 x 10596,6 = 2564 kcal/min

Verlies damp stroom VrII : 62,9 x (153-25) = 8050 kcal/min, dus in gaskoeler D wordt 11624 kcal/min afgevoerd.

Warmtebalans absorber

Hier nemen we aan dat voor de gasfase bij 25°C geldt dat enthalpie H 0

Str00m XI 107,594 x 10596,6 = 1140131 kgcal/min

De etheenoxyde gaat in oplossing, hiervror geldt (litt.4)

(EtO) _op 1 _• + HE = (stO) _gas

6986 kgcal/kgmol,

dus voor Et0 : 0,186 x 6986 -1299 kgcal/min.

Dus enthalpie van stroom XI is -1 .140.131 - 1299

=

1.141.430 kgcal

Stnoom XII H₂0 107,352 x 10596,6

EtG 0,0035 x 6986

dus enthalpie is

1.137.566 kgcal

_ _ _ -=-2::r.4...,;kgcal

- 1 137 590 kgcal

Stroom VIII heeft een enthalpie van:

0,242 - 10596,6 = -2564 kcal, afkomstig van het gecondenseerde water.

Nu moet dus gelden: enthalpie invoer of wel: H_VIII + H_XII

enthalpie uitvoer + enthalpie verlies

H

IX + HXI + ~ H

-2564 - 1137590

~ H = 1276 kgcal

0-1141430 + óH

Deze warmte wordt afgevoerd door stroom XII in de waswaterkoeler tot

°

beneden 25 C te koelen.

°

De exacte temperatuur van stroom XII wordt dan: 25-x C

1276 = 107,4 • 18 • x x 0,66°c

Dus ingangstemperatuur van stroom XII is 24,3°C

Warmtebalans stripper

In deze strioper wordt bij lage druk gewerkt om het verbruik aan

f?toom laag te houden. We hebben aangenomen dat de druk boven in de kolom I _\0

o

'

3

0 mmH~ en beneden 40 mmHg is.

I

I.

\u-"-'''

\ V-G-lge1'l8 de literatuur (4) is te berekenen dat biJ' 34°C en 40 mmHg het _o-

_----=-

~t

j.-"1 'f'

afgevoerde water geen etheenoxyde me~v bevat. .1 ~'\

Stel nu dat we x kgmol stoom van 110 en 1 atm/min toevoegen. Boven- ~-)///

dien stellen we hier dat H=O vlor water bij 25°C en ethpenoxyde gas bij

o

25 C en de heersende druk.

Daar we het etheenoxyde in een concentrat~ van 25 mol% afvoeren, bevat

de gasstroom XIV

3 x 0,183 = 0,549 kgmol H₂0

dus V00r stroom XIV

EtO 0,183 x 6986 H

20 0,549 x 18 x 582,3

dus enthalpie afgevoerde damp, totaal

1278 kgcal 5750 kgcal 7028 kgcal Stroom XIII komt bij 25°C binnen en heeft dus een enthalpie H=O

Stroom XXII, de stoom, heeft eon enthalpie van:

30 x (/110-100/ x 0,5 + 539 + /100-75/ x 1) 18 11142 x kgcal

En voor het afgevoerde water XVII geldt:

(108,143 + x - 0,549) . (34-25) . 18 17430,2 + 162x

Nu moeten dus H_XIII + H_XVII

en hieruit volgt dat x 2,229 kgmol stoom/min Warmtebalans koeler waswaterabsorber

Hier wordt dus de temperatuur van stroom XII op 24,4°C gebracht, dus afvoeren: 107, 352 x 18 x 9,6 = 18580 k~cal/min

De gasstroom XIV bren{:rt men met behulp vano:-'en compressor op een druk

van 1 atmosfeer en een temperatuur van 100 C. De warmtehoeveelheden die hierbij afgevoerd worden zijn vermeld bij de berekening v~n de

Warmtebalans destillatiekolom

De voeding van de destillatiekolom bestaat uit 0,549 kgmol water van

°

°

100 C en 0,183 kgmol ehtyleenoxyde van 100 C.

Voor de voeding geldt: dus _..::19_

q-1

F qF + (1-q)F

----±2L.L

---=-1/4

In de x-y grafiek zien we dat

d.w.z. R . +1 _mln 0,995 R _mln . + R _min 0,137 R optimaal 2 R min x D 0,995 R opt + 1,274

-3

0,875 0,274 0,78 q _3/4

De x-y figuur geeft ons dr.or constructie,dat de kolom bestaat uit vier

theoretische schotels.

R

=

L _D 0,274 L

=

0,274 x 0,183

=

0,050 kgmol EtO/min

QD= 0,050 x 138,56 x 44 = 304,5 k"'cal/min

We stellen nu HF = 0

Het destillaat 0,183 kgmol EtO/min heeft een temporatuur van 12°C, dus

H

D = 0,183 x (100-12) x 11,6 = -187,0 kgcal

°

Afvoer ketelproduct bij 90 C, dus H

K = 0,549 x -10 x 18 - 98,7 kgcal Nu geldt dus voor de kolom:

HF + QK _HD + HL + QD

°

+ Q'K -187,0 -98,7 + 304,5

QK

19,8 kgcal/min

Warmte balans stroom 111

Dit is dus de gasstroom uit de absorber nadat er gespuid is. Deze stroom

wordt in de kompressor van 25°C en 1 atm op 150°C en 5 atm gebracht.

Deze uitgangstemperatuur is aangenomen.

Voor stroom 111 is C p C 2H4: 0,071 x 12,6 0,895 kgcal/oC C 2H4O: 0,006 x 11 ,6 0,070 CO 2 2,994 x 10 29,940 H 20 0,198 x 8,2 1,623 °2: 2,693 x 7,3 19,700 N 2: 0,414 x 7,0 22

2°

0 kgcal/oC totaal 55,13

Aan 02 wordt gesuppleerd (stroom 11) 0,708 kgmol 02 en 0,035 kgmol N

2

van 25°C. C va~ stroom 11 is 0,708 x 7,3 + 0,035 x 7,0 5,37 kgcal/oC

Van stroom IV wordt dus de C 55,13 + 5,37

p

De temperatuur van IV wordt :

5,37 x 25 + 55,13 x 150 60,50

Voor de berekeningen zijn de volgende gegevens gebruikt:

C -gegevens p gas C 2H4 C₂

H

40 CO₂ H 20

O

₂ N₂ C 2H6 temgeratuurgebied

°

-

200°C 25°C 60 _ 200°C 0° - 200°C 0° - 200°C 0° _ 200°C Verbrandingswarmte Aethaan Methaan kJ/kgOC 1,88 1,10 0,95 1,90 0,95 1,05 12300 kgcal/kg 13270 kgcal/kg Kcal/kgmolOC 12,6 11,6 10,

°

8,2 7,3 7,0 + 15 + 8 bij 20°C bij 200C

Deze waarden zijn afkomstig uit: 1) de Tabellen der Chemische Vereniging

Berekening apparatuur

Reactoren s Uit de literatuur reactor hebben we

2) Kirk Othmer

3) Pel'ry, J. Chem.Eng.Handbook

p""

<2-,':"" (3) blijkt dat dit een buizenreactoi~. Per 8,66 M3 katalysator nodig. We kiezen buizen

van 25 mm diameter. De totale buislengte

L

is nu:

17 • 000 m buis, ?

f

L 0,66 x 10

4 4,9

want het volume is 4,9 x 10-~ M3 per meter lengte. We kiezen buizen van 6 m lengte, waarvan we er dus

~d

'

lil

_1(,-'

n 17000/6

=

2830 nanig hebben. Dit geeft ons nu een reactor met een diame~ van 2500 mm-Oppervlak der buizen A is: 2830 x 0,0785 x 6 = 1330 M2.

De beide reactoren worden gekoeld met Dow therm. In de eerste reactor

moet 17.800 kcal/ min afge~oerd worden. Voor de overall warmteoverà~~~n~lE----­ coeff. U kiezen we een w~arde van ca.40 (litt.5). Dan is

17.800 x 60

Tm = 1,16 x 1330 x 40

De tweede reactor staat T m 21000 kcal/min af, 21000 x 60 = 1,16 x 1330 x 40

°

De langste temperatuur van de Dow therm is 185 C, de uitraggstemperatuur

van Dow therm 1e reactor is 203°C en van de 2e r'actor 200 C.

De benodigde hoeveelheid (L

1) Dow therm voor de eerste reactor is: C (dow therm) = 0,555

LP 17·800 x 60 107.00 kg/h 1 0,555 x 18

-Voor de tweede reactor is: L₂ 21000 x 60

0,555 x 15 = 151.000 kg/h _{f/ . (, ( / ;'.} Dez

Ö

hoeveelheden Dow therm worden nu bijeengevoegd en ~. water tot 185

C

afgekoeld in een koeler. In deze koeler stroomt dus

107.000 + 151.000 = 258.000 kg/h met een temperatuur van 202oC. We

o

koelen met water, dat als ~ van 160 C en 6,3 ata de koeler verlaat. Dus dT

1 = 202 - 160

=

42, dT2 = 185 - 160 = 25 en dTm = 33. Volgens litt,(5) is

U

= 600. De af te geven hoeveelheid warmte is 17.800 + 21,000

38.800 kcal. Dit geeft voor het uitwisselend oppervlak A 38800 x 60

A = 1,16 x 600 x 33

=

101 M2

Buizen van 25 mm diameter, waardoor ongeveer 500 kg/h stroomt, dus 258000 is ca. 500 buizen

500

Deze moeten een lengte L hebben van 101

=

2,6 m

500 x 0,0785

We nemen dus 500 buizen van 25 mm diameter en 3 m lengte. ( 1 pass). Diameter van de koeler wordt nu 1050 mmo

Voor het Dow therm systeem hebben we een circulatiepomp nodi~. Deze moet dus 258.000 kg/h verpompen. ~

=

571b/cft

=

910 kg/M3, dus

242000 / '

0,91 x 60

=

4430-1 mln.

Hiervoor gebruiken we een centrifugaalpomp met een diameter van 650 mm Warmtewisselaar A

Hier wordt 3024,9 kgcal/min overgedragen dT

=

11

m

3025 x 60

en U=30

A

=

_{1 , 16 x 30 x 11}

=

475 M2 Buizen met een diameter van 25 mm, lengte der buizen dus:

475 0,0785

L = 6050 m

Daarom 1000 buizen van 6 m lengte (1 pass). Diameter koeler is 1400 mm Gaskoeler B

In deze koeler wordt gekoeld met water van

1ÓoC.

Er wordt 11614 kcal/min afgevoerd, waardoor de

T

't van het water 45

C

wordt.

Ul Dus: ~ 11614 kcal/min

T

41 m

U

40 (litt.5)

Buizen van 25 mm diameter en een lengte

L

6 m Het uitwisselend oppervlak moet nu zijn:

11614 x 60

1,16 x 40 x

Aantal buizen dus 366

6

x 0,0785

De koeler krijgt dus bij 1 pass

Absorber

41

=

366 M2 780 buizen

een diameter van 1300 mmo

We berekenen eerst de diameter van de absorptiekolom. Hierbij maken we gebruik van een berekeningswijze w~arbij men uitrekent hoe groot de

(1

1 ___

We berekenen dit voor de top van de kolom omdat daar de gasstrr·om

het grootst is. G t 255,3 kg/min 33700 lb/h L 1935 kg/min 256000 lb/h M _gem 255,3 6,92 Dichtheid gas=(255,3 /6,92) x (1/359) x (492/537) 0,094 lb/cft 1. q = (0,094/0,075)~ = 1,12 0

~ dUS~=

(256000

x

1,1.)

/33700

=~

'

,v.'.

We kiezen voor de pakking Rashig-ringen van 2". Hiervoor geldt dat: G/q

=

950 G

=

950 x 1,12

Oppervlak dr·orsnee is dus F = 33700/(950 x 1,12) = 28,6 ft2 We kiezen nu een kolomdiameter van 2000 mm

Oppervlak dnorsnee wordt nu:

F

= 33,7 ft2.

Ter controle

G/q

=

33700 / (33,7 x 1,12) =

892

lb/h ft2

L 256000/33,7 7600lb/h ft2

Inderdaad is dus ~G = ca. 8,5

Nu moeten we de hoogte van de transferunit berekenen.

Hierveor mabon we gebruik van de volgende methode uit de literatuur (litt.7). Hier is afgeleid dat:

HOG =

Hg

+

Hl

(mG)

t

H g

Hierin betekent H dus de hoogte van de transfer-unit. De absorptiefactor A is 1,~0 ( zie stofbalans)

1e H

=

a (G) g (Sc )0,5

g g

(L)C

g g

A

Voor 2" Rashig-ringen geldt: a 3,80. b = 0,40 c

=

0,45

g g g

is voor dit soort gassen onder deze

om-SCg~ zoals gebruikelijk

standigheden ca. 1, nl. 1,05 Vullen we nu de formule in, dan

H 3,80 g is' x

~0000,40

x 7600 -0,45 • 1,05°,5 2e H g 1,10 ft Hl = al x (L/ul)b l x (sc l )0,5 Voor 2" Rashig-ringen geldt:

al = 0,0125 b 1 = 0,22 250_C ul(water) 2,162 lbf.h/ft2 SC l u l ~ Dl 1 25°C ?l = dichtheid water 99,7 kg/M3 200C Dl (EtO-water) 0,72 10-

9

M2/s

Volgens litt. 8 is _{T/Dl uI} = constant

u

l is dynamische viscositeit.

Dl = 0,824 10- 9 M2/s SC I

=

0,894 10-3/977 • 0,824 10- 9

=

1110 Nu vinden we voor Hl Hl 0,0125 x (7600/2,162)°,22 • (1110)°,5 = 3,28 ft H_OG

=

Hg + Hl/A

=

1,10 + 3,28/1,60

=

3,15 ft Dus hoogte transfer-unit is 0,960 m

Berekening van het aantal transfer-units.

Voar de berekening van het aantal transfer-units wordt gebruik gemaakt van de volgende formulec

2,3 (1-(}m/L) ( 1 1 1 1 ) • log ( (1-Gm/L) • (Y1 - mx 2 ) / (Y2 - mx2) + Gm ) L

Deze formule mag toegepast worden, wanneer aan de volgende condities voldaan is:

1e Gm/L over de kolom constant genomen mag worden

2e Warmte-effecillen verwaarlooo baar (hieraan is voldaan)

De helling van de evenwichtslijn m is constant, omdat de in de

vloeistof-fase optredende mol-percentages beneden de 5% blijven (litt.9).

De vdgende berekening t cont aan 'lat het redelijk is om met een gemid-delde waarde van mG/L = constant voor de kolom te werken.

Voor de top van de kolom (2) blijkt: G₂ 6,92 1

2 107,36 = 0,0645 en daar m

=

9,70 is dus mG

2

/1

2 0,625

Voor de bodem (1) blijkt: G

1 7,11 1

1 - 107,78

We zien dus dat er slechts een verschil is van ca. 2,5%.

We gebruiken dus een gemiddelde waarde, nl.: mG/L

=

0,6325

1 1 1 1

Vnor de term (Y₁ - mx₂) / (Y

2 - mx2) berekenen we een waarde van 38,57

y1 resp. x1 zijn hier de gehalten aan EtO per hoeveelheid inert gas resp. vloeistof. De coëfficienten 1 en 2 duiden op de bodem van de kolom resp.

de to~~ 2,3 ( )

Nu krlJgen we: NOG

=

1 _ 0,63 x log ( (1-0,63) 38,57 + 0,63)

=

7,27 De hoogte van de kolom wordt dus:

H x N = 0,960 x 7,27 = 6,97 meter

og og

Voor een goede vloeistofverdel ing nemen we zowel boven als onder 2 ft

extra-. - - - - ---

-De-hoogte van het gepakte bed in de absorber is dan 6,97 + 4 x 0,305 =

We nemen nu 8 m gepakt bed verdeeld in vier stukken van twee meter,

waartussen we dan met behulp van schotten de vloeistof opnieuw

ver-delen.

De stripper

Voor het berekenen van de diameter van deze kolom gaan we op dezelfde

wijze te werk als bij de absorber.

Voor de top berekenen we:

dus G M p q G 0,732 kmol/min = 17,93 kg/min 17,93/0,732 24,55 30 mm Hg (24,55/359) x (3/76) x (492/537) (0,00247/0,075)* = 0,182 17,93

x

60

x

2,2 = 2370 lb/h L 1958,2 x 60 x 2,2 = 258000 lb/h Lq/G = (258000 x 0,182) / 2370

=

19,8

Ook hier gebruiken we ringen van 2", dus

0,00247 lb/cft

G/q = 700 G

=

_

!.~~~~82

= 127,4 lb/h ft2

Oppervlak doorsnee F = 2370/127,4 = ~

Voor de bodem geldt dat p = 40 mm Hg

G

=

2,229 x 18 40,1 kg/min = 40,1 x 60 x 2,2

=

5290lb/h ~g= (18/359)

x (

40/760)

x

(492/553) = 0,00234 lb/cft L = 109,823 x 18 x 60 x 2,2 260000 lb/h 1 q

=

(0,00234/0,075)2 = 0,18 Lq/G = 260000/5290 x 0,18 = 8,84 Nu is V'ior 2" ringen Q:: q 850 G 850 x 0,18 153,0

Oppervlakte doorsnee F = 5290/153, 0

~4~~

t2

----'\

Dit levert dus een diameter van 2000 mm, die we om

---dan maar voor de hele kolom toepassen.

Bereke ning hoogte "transfer-uni t" •

) : ~

i \ 'v\., i {' I,,,,. '

economische redenen

Dit g3at precies eender als bij de adsorutiekolom, dus:

HOL= Hl + Hg(L/mG)

H = a (Gbg / LCg ) x (Sc) 0,5

g g g

1e

Voor gepakte Rashig-ringen van 2" is

a = 3,80

g b g 0,40 c g

Voor L en G gebruiken we de gemiddelde w8arde, nl.:

G m 3835 lb/h L = 259000 lb/h m 0,45 I ,I

".l

v. j I ,,"

Ook voor de dichtheid nemen we een ~emiddelde waarde, nl.: ?g = 0,0024 lb/cft

Het getal van Schmidt bezit bij deze omstandigheden de waarde 1. Nu is H 3,80. 3835°,4°/ 259000°,45 = 1,48 ft g 2e 0,818 NS/M2

=

1,98 lbf h/ft2 Volgens mengsel

litt.8 berekenen we uit

bij 200C de D bij 29°C.

de diffusie-coeff.

D

vanhet

water-EtO-Nu is Berekening aantal 29°C DH 20 -EtO 0,91 10-9 M2/s Sc 904 g

L

259000 lb/h

=

8720 lb/h ft2 Hl 0,0125 (8720/1,98)°,22 x 904°,5 HOL Hl + Hg(L/mG) m = 149

HOL

2,40 x 1,48 .(259000/149 x 3835) 2,40 x 0,67

=

3,07 ft

=

0,94 m "transfer-units". 2,

j

- 0,45 log 31,95 6,27

De hoogte van het gepakte bed wordt dus: 6,27 x 0,94

=

5,88 m

2,40 ft

L ) mG )

We gebruiken nu 6 m gepakt bed, verdeeld in drie stukken van twee meter. Tussen deze stukken in verdelen we met behulp van schotten de vloeistof

opnieuw.

Destillatiekolom

Ook dit is een gepakte kobm. We kunnen dus weer op dezelfde wijze de dia-meter bepalen. Daar de gasstroom maximaal is boven in de kolom, zullen we daar de diameter bepalen.

Mol.gewicht M 44 G 0,233 kmol/min L 0,050 kmolfmin p = 1 atm ~g = (44/359)

x

(492/515) 0,117 lb/cft q (0,117 / 0,075) = 1,25 Lq/G

=

(5 x 1,25) / 23,3

=

0,268 We nemen Rashig-ringen

tI

Nu is

G/q

=

600

G

= 600 x 1,25

=

750 Ib/hft2 G t = 0,233 x 44 x 60 x 2,2 = 1350 lb/h Oppervlak doorsnee is 1350/750

=

1,8 ft2

,

Dit ~eeft een diameter van 500 mm voor de kolom. Uit de x-y - figuur hebben we door constructie bep'-'ald dat de kolom vier theoretische schotels bevat.

We gebruiken nu een geschatte wahrde voar de H.T.E.P., nl. 1,5 ft. Dit naar aanleid 'ng van gegevens uit de literatuur (litt. 9)

We krijgen dus een vast bed 4

x

1,5

=

6 ft

=

1,80 m hoog. We verdelen nu in twee stukken vast bed van 1 m hoogte. De voeding voeren 'N e in

tussen deze twee stukken.

~ = 304,5

x

60 = 1827,0 kcal/h

We koelen met vloeibaar Freon van 00 en 3,14 ata, dat de koeler als

o

gas van 5 everlaat.

dT = 120

e

m U

=

600 kcal/h M2 oe (litt.5) Uitwisselingsoppervlak is:

A

=

1827,0 2,5 M2 12 x 600

We gebruiken buizen van een diameter van 25 mmo De lengte van de buizen

Lt

=

2,5/ 0 ,0785 = 32 m

Dus 32 buizen van 1 m lengte. De diameter van de condensor wordt 300 mmo

We plaatsen de condensor boven op de destillatiekolom.

Hier is

_~

= 19,8 kcal/min

We verwarmen met stoom van 1100e en ata. De temperatuur van de ketel is 90oe, dus _{dT 20}0

e. U = 1000 kcal/h M2 oe (litt.5) =

m

Uitwisselend oppervlak AiS dus:

A = 1928

x

60 0,059 M2

20 x 1000 =

We nemen eBn buis met een diameter van 25 mm en een oppervlakte van 0,0785 M2/m. We hebben dan dus aan een buislengte van 1 m genoeg. In de ketel brengen we nu een spiraAl aan met een diarnter van 300 mm en een steek van 50 mmo Het blijkt dat we hier 1,5 winding nodig hebben.

Uit de stripper komt 0,732 kmol(EtO + H

20)/min met een temperatuur

van 25°e en op pen druk van 30 mm Hg = 0,588 psi .

van 1 ata gecomprimeerd worden. We doen dit mbv..

compressoren.

Dit moet nu tot een druk drie Clark

impuls-

---1e trap: 0,732 kmol (8tO-H

20)/min

=

17,93 kg/min

Het volume is: 0,732 x (2"8/273) x(76/3) x 22,4 = 454 M3/min

Specifiek volume: (454/17,93)x05,3/2,2) = 406 ft3/lb

De opvoerhoogte is H = 144 x 0,588 x 406 x 1,27

=

43600 ft

We maken gebruik van een Clark-kompressor no. 3 met 5 waaiers.

De drukfactor is R = 2,93

dwz. Puit

=

2,93 x 30

=

8e mm Hg De temperatuurfactor is R = 1,39

De temperatuur van de ingaande gasstroom is 25°e

t

\

.

I ' ; " '.

We koelen nu het gas met water af tot een temperatuur van 86°e (=646°R) De af te voeren warmte is:

~ = (0,183 x 11,6 + 0,549 x 8,17)55 364 kcal/min

We nemen koelwater van 20°C dat met een temperatuur van 25°C de buizenkoeler verlaat. (N.B.tegenstroom)

Dientengevolge is dT = 88 U

=

30 kcal/h M2 oe (litt.5)

m

Het uitwisselingsoppervlak A is

A = (364 x 60) / (1,16 x 30 x 88)

=

7,12 M2

De hoeveelheid koelwater is 364 x 60 = 4370 kg/h

5

Gebruiken we buizen met een diameter van 12 mm en een capaciteit van 200 kg/h, dan hebben we 22 bUizen/pass nodig. De lengte wordt dan:

7,12/ (22 x 0,0377) = 8,6 m.

We kiezen nu buizen van 1 m lengte en 9 "passes". In de koeler komen

nu 198 buizen en ze krijgt een diameter van 350 mmo

2e trap:

Het volume is: 0,732 x (359/273)x(760/88) x 22,4 x 35,3 = 6600 cfm. Specifiek volume: 6600/(17,93 x 2,2) = 167 ft3/lb

H = 144 x 2,93 x 0,588 x 167 • 1,27

=

52500 ft

Nu gebruiken we een Clark-kompressor no. 2 met 6 waaiers.

De drukfactor is weer R = 2,93

Dus de uitlaatdruk wordt P.t

=

2,93 x 88 = 260 mmHg Ul

Ook de temperatuurfactor is gelijkb nl. R = 1,39, dus de uitla

attempe-ratuur is 1,39 x 646 = 9000R = 227

c.

°

We koelen de gasstroom weer tot 86 C af.

~ = 6,62 x (227 - 86) = 935 kcal/min

We gebruiken koelwater van 200e in tegenstroom dat met een temperatuur

°

van 30 C de koeler verlaat. dT = 119

m

Het uitwisselingsoppervlak A is:

U 30 kcal/h M2 oe

A = (935 x 60) / (1,16 x 30 x 119) 13,5 M2

-De hoeveelheid gebruikt koelwater is:

---(935 x 60) / 10 = 5610 kg/h (

Bij gebruik Y~n buizen met een diameter van 12 mm, levert dit 28 bUizen/pass (/,'

De benodigde lengte is 13,5 / (2B x 0,0377) = 12,8 m

Dus een koeler met 13 passes van buizen met een lengte van 1 meter.

J

Totaal 364 buizen. ~

t

De diameter van de koeler wordt 500 mmo

3e trap:

Het volume i s : 0,732 x (359/273) x (760/260) x 22,4 x 35,3 = 2250 cfm

Specifiek volume:2250 /(17,93 x 2,2) = 57 ft3/1b

H = 144 x 2,93 x 0,588 x 167 x 1,27 = 5300 ft

We gebruiken nu een Clark-kompressor no. 1 met 6 waaiers.

De druk stijgt nu tot 1 ata en de temperatuur tot 1,39 x 646 =

9000R

=

?27°C De drie kompressoren worden door één turbine aangedreven.

Het gas wordt in een derde koeler afgekoeld tot 100°C, waarbij tevens

~

=

0,549 (127 x 8,2 + 18 x 539) + 0,183 x 121 x 11,6

=

6221 kcal/min We gebruiken weer koelwater met een temperatuur van 20°C, dat met

o

een temperatuur van 50 C de koeler verlaat.

dT = 122 bij tegenstroom koeling

m

u

= 130 kcal/ h M2

oe

(litt.5)

Het uitwisselingsoppervlak A is

A

=

(6221 x 60) /( 130 x 122)

=

23,6 M2

De benodigde hoeveelheid koelwater is:

(6221 x 60) / 30 = ca. 12000 kg/h

Bij gebruik van buizen met een diameter van 25 mm en met een capaciteit

van 500 kg/h hebben we dus 24 buizen per pass nodig.

De lengte van de buizen is: 23,6/(24 x 0,0785) = 12,5 m.

We nemen nu een koeler met buizen met een lengte van 2 m, 6 passes en

6

x 25 = 150 buizen. De diameter van de koeler ia 600 mmo

~~~~~~~~~~_~~~~~~~~E_~~~E~~~~~~_~~_~!~~~~_!!!

Hier moet 6,376 kmol gas/min van 1 ata (temperatuur 25°C) tot 5 ata gekom-penseer~ worden.

Het volume bedraagt:

6,376 x 298 /273 x 22,4

=

156 M3/min

=

9360M3/h

Op grond van deze gegevens werd besloten om met twee 8chottenkompressoren

de druk van 1 ata via 2,24 a~a tot

5

ata op te voeren. Als

uitlaattem-peratuur werd aangenomen 150 C. Hierbij is verondersteld dat de

De enthalpie van des toffen wordt berE!kend me t behulp van gegevens over

de verbrandingswarmte uit litt. 12.

Berekening enthalpie stnoom I, Etheen

Deze stroom bevat 0,311 kgmol Etheen/min met een temperatuur van 25°C

en een druk van 5 ata.

Etheen bij 25°e dus Bovendien aanwezig 3 H180

=

11,86 x 10 x 0,311 + 0,}11 x 12,6 x 7 0,003 kgmol CH",/min. + 3688 kcal + 27 kcal + 3715 kcal ]-T18°

=

6 - 17,81 x 103 x 0,003

-

53,4 kcal dus bij 25 oe 0,003 x 8 x 7

En ook nog 0,003 kgmol e₂H

6/min

H180 = - 20,10 x 103 x 0,003

0,003 x 15 x 7

Dus enthalpie stroom I is

+ 3715 - 53 - 57 = + 3605 kcal

Berekening -'enthalpie-inhoud stroom II (zuurstot')

Stroom 11 bevat 0,708 kgmol zuurstof/min

=

+

_°2

2 kcal

-

53 kcal - 60,3 kcal + 3,2 kcal - 57 kcal bij H180 =

°

(per definitie) o 25 C 0,708 x 7,3 x 7 + 36 kcal

Ook is nog 0,035 kgmol stikstof/min aanwezig.

Ook _H180 =

°

bij 25°C 0,035 x 7 x 7 = + 2 kcal

Enthalpie-inhoud stroom 11 dus + 38 kcal

Een derde stroom die aan het systeem toegevoegd wor~t is de stroom in

de stripper (stroom XXII) nl. 2,229 kgmol stoom 110 C en 1 ata/min

H₁₈₀ 2,229 x -57,781 x 10

dus bij 110"e 2,229 x 8,2 x 92

Dus enthalpie-inhoud stoom is

3 _{=-129000 kcal}

+ 1502 kcal

H =-129000 + 1502 = - 127498 kcal.

Dus totale enthalpie van de ingevoerde stromen is,